[发明专利]一种骨架为污泥基活性炭的固体催化剂的制备及其应用

说明书

技术领域

本发明属于气态污染物的废气处理技术和新型功能材料技术领域。涉及利用城镇及工业废水处理过程中产生的剩余活性污泥，经筛选并培养为优势菌种后制备用于提高氧化能力活性炭固体生物吸附剂的方法。

背景技术

在钢铁厂、造纸厂、化工厂、食品厂、医院、酒店等的废水处理设施生产或运行过程，通常会产生一些恶臭、有毒有害、腐蚀性等污染物。这些物质扩散到空气中，导致腐蚀性问题和影响舒适性的异味、虽不像强烈的腐蚀性气体那样对生产设备造成明显伤害，但慢性腐蚀会逐步破坏控制系统并对人体造成很大伤害，管理人员往往需要一段时间才能发现。由此增加大量的企业生产和维护费用支出、相关人员医疗健康费用支出，既影响环境还造成很多不必要的损失。

上述过程中产生的气态污染物。气态污染物种类繁多，特性各异，采用的治理方法也各不形同，常用的方法有：吸收法、吸附法、催化法、燃烧法、冷凝法及新兴的生物提取液催化氧化法等。

目前，生产企业及其污水处理设施产生的废气目前多采用吸收法和吸附法组合的方式进行处理，其中吸收法原理为：当采用某种液体处理气体混合物时，在气液相的接触过程中，气体混合物中的不同组分在同一种液体中的溶解度不同，气体中的一种或数种溶解度大的组分将进入到液相中，从而使气相中的各组分相对浓度发生了改变，即混合气体得到了分离净化。依据吸收质与吸收剂是否发生化学反应，而将其分为物理吸收和化学吸收。吸附法的原理为：由于固体表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力和化学键力，因此当此固体表面与气体接触时，就能吸引气体分子，使其浓集并保持在固体表面，以此实现对混合气体的净化。上述两种技术结合治理气态污染物具有工艺成熟、设备简单、一次性投资低对所需净化组分具有很高的捕集效率，对于含尘、含湿、含粘污染物的废气也可同时处理，因为应用范围广泛。但同时上述两种方法结合也存在一些问题，由于吸收是将气体中的有害物质转移到了液体中，这些物质中有些还具有回收价值，因此对洗手液必须进行处理，否则将导致资源的浪费或引起二次污染，吸附法的吸附剂在使用一段时间后，吸附能力会明显下降乃至丧失，因此要不断的对失效吸附剂进行再生。通过再生，可以是吸附剂重复使用，降低吸附费用，因更换过于频繁对于高浓度废气净化采用吸附法效果并不理想。

生化处理经多年实践证明是目前运行最为稳定、运行费用很低的一种污水处理方式。处理设施中的活性污泥及优势菌种经过污泥训话过程对于污水中的各种污染因子具有很好的去除效果。一些污水处理设施的日常运行会不断产剩余活性污泥，如不及时排出处理设施，会对整个处理系统产生不利影响，故需进行污泥脱水工作，并将脱水后污泥送至具有处理资质的单位进行处理（目前大部分为焚烧），需要大量的资金支持，且剩余污泥得不到较好的利用。

发明内容

针对上述现有技术，本发明将污水生化处理产生的剩余污泥资源化利用，提供一种骨架为污泥基活性炭的固体催化剂的制备方法，制备得到的固体催化剂用于吸收，吸附及生物催化氧化处理有机废气。

为了解决上述技术问题，本发明用于处理有机工业废气的固体催化剂，其骨架为污泥基活性炭。

本发明骨架为污泥基活性炭的固体催化剂的制备方法，按如下的步骤进行：

步骤一、脱水：污水厂或企业污水处理站生化处理剩余污泥经离心机脱水，得到含水率在40～50%的生化污泥；

步骤二、活化：将上述步骤一得到的生化污泥与粉碎的玉米芯按照重量比为20：3～4进行混合成混合物；将上述混合物和活化剂依次加入到带搅拌设备的活化釜中，搅拌活化6～8h；其中，活化剂为2moL/L KOH溶液或1.5mol/L ZnCl₂溶液，；生化污泥与KOH固体量的重量比为20：2～3，生化污泥与ZnCl₂固体量的重量比为20：1～2；

步骤三、干燥：将上述步骤二活化后的污泥再次经离心机脱水，使污泥含水率在10%，然后在真空干燥机中105～110℃干燥3h，得干燥污泥体，将干燥污泥体依次在球磨机中研磨、筛分器中过筛后，选取粒径为1-2mm的干燥污泥体颗粒备用；

步骤四、炭化：将步骤三得到的干燥污泥体颗粒进行碳化，碳化的工艺条件为：氮气为保护气，流量为10L/h，管式电阻炉中，20℃/min的速率程序升温，590～610℃温度下热解炭化3～4h；将炭化过程中所产生的废气通入装有碱液的尾气吸收池；将碳化后的固体冷却至室温,依次在球磨机中研磨、筛分器中过筛，选取粒径在1～2mm的颗粒；